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支管轴压下高强钢圆管X形节点的承载力计算公式

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 49-58,85页

作者：宁鹏童乐为朱小利同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 上海中侨职业技术大学建筑工程学院上海201514

研究了支管受压的Q460、Q690、Q960高强钢圆管X形节点的静力性能。采用经试验数据验证的有限元模型进行节点有限元参数分析,研究高强钢牌号、支管与主管外径之比(β)、主管外径与其管壁厚度之比(2γ)、主管轴向应力比(n)对节点性能的影... 详细信息

研究了支管受压的Q460、Q690、Q960高强钢圆管X形节点的静力性能。采用经试验数据验证的有限元模型进行节点有限元参数分析,研究高强钢牌号、支管与主管外径之比(β)、主管外径与其管壁厚度之比(2γ)、主管轴向应力比(n)对节点性能的影响;与有限元参数分析和文献中试验结果对比,评价我国钢结构设计标准计算公式的适用性。结果表明,节点发生主管塑性破坏,节点承载力多由主管局部变形限值(3%主管外径)确定;多数情况下钢结构设计标准计算公式高估了高强钢圆管X形节点的承载力;主管受到压力或较大拉力时均会降低节点承载力。最后,针对不同钢材牌号的圆管X形节点给出了建议的2γ范围。基于主管塑性破坏,提出了考虑高强钢屈服强度、主管拉压效应的圆管X形节点承载力计算公式。

关键词：高强钢系列圆管X形节点有限元分析主管拉压效应承载力

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胶合木预应力套管螺栓连接梁柱节点受力性能

建筑结构学报 2024年第9期 253-261页

作者：何敏娟戴鹏飞李征同济大学建筑工程系同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室

胶合木结构中的梁柱大多采用钢填板螺栓进行连接，即通过内嵌的钢板、采用螺栓连接梁柱构件。然而，这种连接方式存在螺孔与螺杆间空隙大、初始刚度低、木材易劈裂等问题。为提高节点的初始刚度、改善既有破坏模式中木材劈裂问题，提出... 详细信息

胶合木结构中的梁柱大多采用钢填板螺栓进行连接，即通过内嵌的钢板、采用螺栓连接梁柱构件。然而，这种连接方式存在螺孔与螺杆间空隙大、初始刚度低、木材易劈裂等问题。为提高节点的初始刚度、改善既有破坏模式中木材劈裂问题，提出一种将T形钢连接件的翼缘通过对拉螺栓连接于柱侧、T形钢连接件的腹板插入梁端并通过预应力套管螺栓与梁端紧密连接的节点构造。为了研究套管形状对节点受力性能的影响，分别制作使用方形套管和圆形套管的胶合木预应力套管螺栓节点试件，开展单调和往复加载试验。基于试验，得到了节点刚度、承载力以及延性等性能，并分析不同形状预应力套管螺栓节点的受力性能。结果表明：与传统钢填板螺栓节点相比，所提出的预应力套管螺栓连接梁柱节点初始刚度是其3倍以上；使用方形套管可延缓木材劈裂、减缓节点的刚度退化，但承载力比圆形套管节点降低9%。

关键词：胶合木结构梁柱节点预应力套管螺栓连接套管形状拟静力试验受力性能

基于OpenSees的双钢板混凝土组合剪力墙数值模拟

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建筑钢结构进展 2024年

作者：汪士也王伟同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室同济大学土木工程学院

为实现双钢板混凝土组合剪力墙结构在地震荷载下的精细化数值模拟，提出了可以考虑钢板局部屈曲和失效的单轴材料模型CFSTsteel，该模型可以隐式计算钢板在循环荷载作用下，由于板件局部失稳所表现出的具有路径依赖特性的循环强化和软... 详细信息

为实现双钢板混凝土组合剪力墙结构在地震荷载下的精细化数值模拟，提出了可以考虑钢板局部屈曲和失效的单轴材料模型CFSTsteel，该模型可以隐式计算钢板在循环荷载作用下，由于板件局部失稳所表现出的具有路径依赖特性的循环强化和软化效应。基于OpenSees开源计算软件，建立了双钢板混凝土组合剪力墙的纤维模型，并用该模型对两个足尺双钢板混凝土组合剪力墙试件在罕遇地震动加载制度下的滞回行为进行模拟，计算结果表明：相较于采用传统的不考虑循环退化的钢材单轴本构Steel02，采用CFSTsteel的纤维模型可以更好地模拟双钢板混凝土组合剪力墙构件在低周往复荷载作用下的刚度和承载力退化行为。CFSTsteel单轴材料模型已添加至OpenSees单轴材料模型库。

关键词：双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能纤维模型局部屈曲 OpenSees

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穿活动断裂带隧道抗错动易损性分析方法

岩土工程学报 2024年

作者：禹海涛许桦霖卫一博同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学地下建筑与工程系

活动断层错动作用是导致穿断层隧道结构破坏的主要因素，因此评估穿断层隧道结构的抗错动性能对于隧道抗震设计至关重要，然而目前研究尚缺乏针对穿断裂带隧道结构抗错动性能的评估方法。为此，本文提出了一种面向穿活动断裂带隧道结构... 详细信息

活动断层错动作用是导致穿断层隧道结构破坏的主要因素，因此评估穿断层隧道结构的抗错动性能对于隧道抗震设计至关重要，然而目前研究尚缺乏针对穿断裂带隧道结构抗错动性能的评估方法。为此，本文提出了一种面向穿活动断裂带隧道结构抗错动性能评估的易损性分析方法。首先，基于概率断层位错危险分析（PFDHA）推导隧址区断层位错超越概率计算公式；其次，建立围岩-断层-隧道相互作用体系的有限元分析模型，并选定易损性分析指标，采用拟静力弹塑性分析方法得到隧道损伤与断层位错量之间的量化关系；最后采用隧址区断层位错超越概率计算公式计算出任意给定地震动水准条件下穿活动断裂带隧道结构的抗错动易损性。某穿活动走滑断层隧道为例，依据所建立的易损性评估方法开展影响因素分析，探究了断层倾角对隧道结构抗错动性能的影响规律，结果表明：断层倾角越小，穿断层处隧道结构的易损性越小，且上盘侧隧道衬砌易损性显著高于下盘；隧道易损性对5-8级矩震级的变化更为敏感；隧道选线沿着近破裂带端部穿越可显著降低隧道结构的受损概率。该方法可以定量描述穿断层隧道在给定地震动强度下的易损性程度，可为穿活动断裂带隧道结构抗震设计与抗错动性能评估提供科学依据和分析手段。

关键词：穿断层隧道活动断裂带易损性地震响应 PFDHA

基于位移和加速度响应双控与耗能增效的惯容减震结构参数设计方法

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建筑结构学报 2024年第1期45卷 85-96页

作者：周方圆吕云辉张瑞甫葛汉彬朱宏平华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学结构防灾减灾工程系上海200092 名城大学理工学部爱知名古屋468-8502

以设置典型惯容系统的单自由度结构为研究对象,通过比较无控结构和设置惯容系统的结构在白噪声激励下的响应均方值,提出了关于惯容减震结构的位移和加速度性能控制目标。分析了加速度控制目标、位移控制目标和耗能增效目标之间的关系,... 详细信息

以设置典型惯容系统的单自由度结构为研究对象,通过比较无控结构和设置惯容系统的结构在白噪声激励下的响应均方值,提出了关于惯容减震结构的位移和加速度性能控制目标。分析了加速度控制目标、位移控制目标和耗能增效目标之间的关系,发现当位移和加速度控制目标确定时,惯容系统的耗能增效比存在唯一的极大值。据此提出了一种基于位移和加速度双控与耗能增效的惯容系统参数设计方法,该方法可以在达到预期的位移和加速度控制效果的同时,最大程度发挥惯容系统的耗能增效特性。通过算例对该双控减震设计方法进行了检验,验证了所提方法的可行性。研究结果表明:采用该方法设计得到的惯容系统参数,可使结构在白噪声激励下的层间位移响应和楼面绝对加速度响应均得到统计意义上的定量控制;而在实际地震波的激励下,通过该方法设计得到的惯容系统参数也达到了预期的结构设计控制效果。

关键词：惯容系统振动控制位移绝对加速度设计方法

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颗粒阻尼器对输电塔线系统减震性能研究

工程力学 2024年第7期41卷 9-18页

作者：鲁正沈也雷谭淇航荣坤杰田利同济大学结构防灾减灾工程系上海200092 同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 山东大学土建与水利学院山东济南250061

对输电塔线系统进行缩尺模型振动台实验,从时域和频域的角度,对比了调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器对输电塔的减震效果。利用ABAQUS建立了颗粒阻尼器控制输电塔线系统的离散元-有限元高精度耦合数值模型,对比了实验和模拟结果,并对塔线系... 详细信息

对输电塔线系统进行缩尺模型振动台实验,从时域和频域的角度,对比了调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器对输电塔的减震效果。利用ABAQUS建立了颗粒阻尼器控制输电塔线系统的离散元-有限元高精度耦合数值模型,对比了实验和模拟结果,并对塔线系统的耗能情况及颗粒阻尼器内部颗粒运动碰撞情况进行分析。研究结果表明:在地震激励下,颗粒阻尼器的减震效果较调谐质量阻尼器有更好的鲁棒性;该文所建立的颗粒阻尼器控制输电塔线系统模型能够良好地反映试件的动力特性和地震响应;在颗粒阻尼器的控制下,塔线系统总能量降低24.12%。当颗粒之间的碰撞次数和颗粒与容器的碰撞次数满足一定比例关系时,颗粒阻尼器能实现更优的控制效果。

关键词：输电塔线系统颗粒阻尼器离散单元法减震性能振动台实验

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阵列式柔性光伏系统风振特性研究

工程力学 2024年

作者：王威操金鑫曹曙阳同济大学土木工程学院桥梁工程系同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室

索支撑柔性光伏系统结构刚度小、自振频率低，在风荷载作用下容易产生较大变形和振动。针对一41.6m×29.8m阵列式柔性光伏系统开展气弹模型测振风洞试验，研究其结构风振特性，试验参数包括流场类型、风速、风向角、索力大小和风攻角。... 详细信息

索支撑柔性光伏系统结构刚度小、自振频率低，在风荷载作用下容易产生较大变形和振动。针对一41.6m×29.8m阵列式柔性光伏系统开展气弹模型测振风洞试验，研究其结构风振特性，试验参数包括流场类型、风速、风向角、索力大小和风攻角。试验结果表明：该型柔性光伏系统可有效防止在单排柔性光伏系统中可能出现的颤振现象；阵列不同位置处光伏板的位移值相差较大；在阵列两侧处于迎风位置的多个风向角下，阵列边缘处光伏板出现较大的位移均值和脉动值；同平均风速下均匀流场和边界层风场下光伏板位移均值相近，但位移脉动值相差较大，边界层风场下的风振系数显著大于均匀流场；随着拉索预应力的降低，光伏板的位移绝对值整体呈增大趋势，但阵列不同位置处的增大比例不同；增大光伏组件的风攻角会使部分风向角下的位移值显著增大。

关键词：柔性光伏系统气弹模型测振风洞试验风致振动风振系数气动稳定性

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直接基于位移的非规则减隔震桥梁抗震设计

振动与冲击 2024年第3期43卷 128-135页

作者：武少威项敬辉李建中陈旭同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300392

根据性能抗震设计的思想,提出一种高低墩减隔震桥梁直接基于位移的抗震设计方法,该方法可设计各桥墩配筋率及支座参数,使纵桥向地震作用下各墩保持弹性、各支座达到相同的损伤状态,并实现地震剪力或墩底弯矩的均匀分配。以某工程背景桥... 详细信息

根据性能抗震设计的思想,提出一种高低墩减隔震桥梁直接基于位移的抗震设计方法,该方法可设计各桥墩配筋率及支座参数,使纵桥向地震作用下各墩保持弹性、各支座达到相同的损伤状态,并实现地震剪力或墩底弯矩的均匀分配。以某工程背景桥梁为例进行直接基于位移的设计,并建立有限元模型进行非线性时程分析,比较两者结果,验证所提方法的有效性。此外,对比了剪力均匀和墩底弯矩均匀这两种地震力分配方式下桥梁的地震响应。对于各墩采用相同截面尺寸和配筋的减隔震桥梁,当按照该方法进行设计时,推荐采用墩底弯矩均匀的地震力分配方式,该分配方式能更好的发挥材料性能、节约工程造价,但同时应保证墩高较低的桥墩有足够的抗剪能力。

关键词：桥梁工程非规则桥梁减隔震桥梁基于位移的设计基于性能的设计

基于湍流物理谱模型与随机谐和函数的三向脉动风场模拟

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工程力学 2024年

作者：刘增辉陈建兵彭勇波同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室同济大学土木工程学院同济大学上海防灾救灾研究所

基于随机场的谱分析理论和湍流物理谱张量模型，发展了一类三向脉动风场的随机谐和函数高效模拟方法。首先，基于湍流场的物理性质和快速畸变控制方程，分析介绍了IEC规范推荐的大气边界层三向湍流场的剪切谱张量模型。进而，在三向湍... 详细信息

基于随机场的谱分析理论和湍流物理谱张量模型，发展了一类三向脉动风场的随机谐和函数高效模拟方法。首先，基于湍流场的物理性质和快速畸变控制方程，分析介绍了IEC规范推荐的大气边界层三向湍流场的剪切谱张量模型。进而，在三向湍流场的谱表达基础上，通过引入随机谐和函数表达，将三向脉动风场表达为一系列由随机波数和相位角调制的谐和函数的叠加形式。通过两步舍选法，对三维波数点进行代表点优选。同时，通过引入相位零点演化时间，将大维随机相位角表达为四维相位零点演化时间的随机函数形式。最后，以某山区桥梁桥塔三向脉动风场的数值模拟为例，验证本文方法的有效性。研究结果表明：本文方法仅需较少的谐波叠加项数便可获得令人满意的模拟结果，且适用于不同湍流模式的三向脉动风场快速模拟。

关键词：三向脉动风场快速畸变理论随机谐和函数相位零点演化时间谱张量